2.2 Свойства зрелых спор, прорастание спор

 Споры освобождаются при автолизе материн­ских клеток. Зрелые споры не проявляют никакой метаболической активности. Они чрезвычайно устойчивы к воздействию высокой температуры, разного рода излучений и химических агентов. Терморезистентность обусловлена очень низким содержанием воды. В спорах Bacillus megaterium всего лишь около 15% воды, т.е. примерно столько же, сколько в шерсти или сухом казеине. Лиофилизированные вегетативные клетки бактерий тоже очень термостойки [23]. Дегидратированность споры носит неравномерный характер. По относительной обезводненности структуры спору можно расположить в следующем порядке: протопласт споры < протопласт + кортекс < покровы < кортекс in situ < кортекс в изолированном виде. Таким образом, сердцевина споры бацилл является наиболее обезвоженной [24]. Часть воды в бактериальных спорах очень прочно связана (6 – 15%) и не удаляется даже при высушивании над Р₂О₅ при 50ºС. Удалить такую воду можно только при нагревании в вакууме при 110ºС. Следует отметить, что споры бактерий, например Clostridium botulinum, более гидрофобны, чем вегетативные клетки этого организма [25]. Терморезистентность спор приблизительно пропорциональна содержанию в них дипиколиновой кислоты. Радиорезистентность спор также выше, чем у вегетативных клеток. Она примерно пропорциональна содержанию дисульфидных групп в наружном слое белка. Оболочка споры содержит главным образом белок, богатый цистеином и напоминающий кератин. Химическая же устойчивость эндоспор обусловлена непроницаемостью их оболочки для многих веществ.

Каротиноидные пигменты спор повышают их устойчивость к действию ультрафиолетового излучения [26].

Протопласт споры (ядро) содержит цитоплазматическую мембрану, цитоплазму, хромосому, все компоненты белоксинтезирующей и анаэробной энергообразующей систем. Стенка споры непосредственно окружает ее внутреннюю мембрану и представлена пептидогликаном, из которого формируется клеточная стенка прорастающей клетки. Кортекс самый толстый слой оболочки споры. Он состоит из пептидогликана, содержащего мало поперечных сшивок и поэтому очень чувствительного к лизоциму. Разрушение кортекса лизоцимом играет пусковую роль в процессе прорастания споры. Оболочка споры построена из кератиноподобного белка. Ее плохая проницаемость определяет высокую устойчивость спор к действию раз личных химических веществ. Экзоспорий - липопротеиновая оболочка, содержащая немного углеводов. После завершения спорообразования вегетативная часть клетки отмирает, спора высвобождается и длительное время сохраняется в окружающей среде до тех пор, пока не возникнут условия, благоприятные для ее прорастания [27].

Прорастание спор. В подходящих средах большинство спор прорастает. Соответствующая предварительная обработка, определенные условия хранения и прогрев могут повысить «всхожесть» спор - увеличить процент прорастания. В случае Bacillus subtilis оптимальными условиями для стимуляции прорастания спор считают семидневный период покоя и пятиминутный прогрев в воде при 60°С. Другие споры могут быть активированы кратковременным кипячением (10 мин при 100°С). Обработка тепловым шоком должна проводиться непосредственно перед высевом спор, так как процесс активации обратим [23]. Прорастанию спор предшествует поглощение ими воды и набухание. Для прорастания активированных спор в ряде случаев необходимо присутствие глюкозы, аминокислот, нуклеозидов или других соединений. Исследовано влияние аминокислот, нуклеозидов и неорганических компонентов на кинетику и эффективность прорастания спор Bacillus anthracis. Быстрое прорастание спор происходит после их тепловой активации при температуре 65°С в трис-буфере и добавления L-аланина в сочетании с инозином или аденозином [27, 28]. В ходе прорастания спор происходят глубокие физиологические изменения: дыхание и фер­ментативная активность быстро возрастают; начинается выделение аминокислот, дипиколиновой кислоты и пептидов. При прорастании спор потеря сухого вещества достигает 25-30%. Во время прорастания споры теряют свою термоустойчивость. Выходящая из споры ростовая трубка бывает окружена очень тонкой и, видимо, не полностью сформи­рованной клеточной стенкой, так что в протопласт может, например, проникать даже ДНК. Ростовая трубка может образоваться как в полярном, так и латеральном положении; в одних случаях оболочка споры при этом разрывается, в других росто­вая трубка прокалывает ее [23].